钢结构课设计算书完整版

课程设计任务书题目：梯形钢屋架——某工业厂房适用专业：土木工程2010级指导教师：雷宏刚、李海旺、闫亚杰、焦晋峰太原理工大学建筑与土木工程学院2013年12月一、设计题目：梯形钢屋架二、设计资料某工业厂房，屋盖拟采用钢结构有檩体系，屋面板采用100mm厚彩钢复合板（外侧基板厚度0.5mm，内侧基板厚度0.4mm，夹芯材料选用玻璃丝棉，屋面板自重标准值按0.20kN/m2计算），檩条采用冷弯薄壁C型钢。屋面排水坡度见表1，有组织排水。屋架支承在钢筋混凝土柱上，柱顶标高9.0m，柱截面尺寸为400×400mm。不考虑积灰荷载。注：屋架、檩条、拉条及支撑自重标准值可按下列数值考虑：0.30kN/m2（6.0m）0.40kN/m2（7.5m）三、设计内容及要求要求在2周内（2013.12.23～2014.1.3）完成钢结构课程设计内容，提交设计图纸及计算书一套。1.设计内容（1）进行屋盖结构布置并选取计算简图；（2）屋架内力计算及内力组合；（3）屋架杆件设计；（4）屋架节点设计；（5）屋架施工图。2.设计要求（1）整理设计计算书一份○1设计条件○2结构布置○3计算简图○4荷载选取○5内力计算○6内力组合○7构件设计○8节点设计○9挠度验算（2）绘制施工图○1屋盖布置图（图纸编号01）：屋架平面布置图+上、下弦支撑平面布置图+垂直支撑布置图；○2屋架施工图（图纸编号02）：屋架几何尺寸、内力简图+屋架施工详图+节点、异形零件详图+设计说明+材料表等。表1梯形钢屋架课程设计任务表坡度1:101:20基本雪压（kN/㎡）基本风压（kN/㎡）长度（m）60（柱距6m）75（柱距7.5m）72（柱距6m）90（柱距7.5m）题号跨度地点21242730212427302124273021242730北京市123456789101112131415160.400.45上海市171819202122232425262728293031320.200.55乌鲁木齐333435363738394041424344454647480.750.60成都市495051525354555657585960616263640.100.25南京市656667686970717273747576777879800.650.40哈尔滨818283848586878889909192939495960.450.45太原市9798991001011021031041051061071081091101111120.350.40运城市1131141151161171181191201211221231241251261271280.250.45长治市1291301311321331341351361371381391401411421431440.300.45吕梁市1451461471481491501511521531541551561571581591600.150.40四、参考资料（1）钢结构设计基本原理，雷宏刚，科学出版社（2）钢结构设计，黄呈伟、李海旺等，科学出版社（3）建筑结构荷载规范，GB50009-2012（4）钢结构设计手册（上册）第三版，中国建筑工业出版社（5）轻型屋面梯形钢屋架，中国建筑标准设计研究院（6）钢结构设计规范，GB50017-2003（7）土木工程专业—钢结构课程设计指南，周俐俐等，中国水利水电出版社课程设计计算书题目：梯形钢屋架——某工业厂房专业：土木工程班级：土木1002姓名：景天雨学号：2010001529指导教师：焦晋峰太原理工大学建筑与土木工程学院2013年12月梯形钢屋架计算书一．设计资料（题号45）（1）某工业厂房（乌鲁木齐）：梯形钢屋架跨度为21m，长度90m，柱距7.5m，屋盖拟采用钢结构有檩体系，屋面板采用100mm厚彩钢复合板（外侧基板厚度0.5mm，内侧基板厚度0.4mm，夹芯材料选用玻璃丝棉，屋面板自重标准值按0.20kN/m2计算），檩条采用冷弯薄壁C型钢。屋面排水坡度20:1i，有组织排水。屋架支承在钢筋混凝土柱上，柱顶标高9.0m，柱截面尺寸为400×400mm。不考虑灰荷载。屋架、檩条、拉条及支撑自重标准值按0.402/mkN计算。基本雪压取0.752/mkN，基本风压取0.602/mkN。（2）屋架计算跨度：mmml7.2015.02210（3）跨中及端部高度：采用平坡梯形屋架，取屋架在21m轴线处的端部高度mh990.1'0，屋架中间的高度mh515.2,则屋架在20.7m处，两端的高度为9975.10h。二．结构形式与布置屋架形势及几何尺寸如图1所示根据厂房长度（90m60m）、跨度及荷载情况，设置三道上、下弦横向水平支撑。因柱网采用封闭结合，厂房两端的横向水平支撑设在第一柱间，该水平支撑的规格和中间柱间支撑的规格有所不同。在所有柱间的上弦平面设置了刚性与柔性系杆，以保证安装时上弦杆的稳定，在柱间下弦平面的跨中及端部设置了柔性系杆，以传递山墙风荷载，在设置横向水平支撑的柱间，于屋架跨中和两端各设置一道×垂直支撑。梯形钢屋架支撑布置如图2所示。桁架上弦支撑布置图桁架下弦支撑布置图垂直支撑1—1垂直支撑2—2梯形钢屋架支撑布置图SC—上弦支撑；XC—下弦支撑：CC—垂直支撑；GG—刚性系杆；LG—柔性系杆三．荷载计算屋面荷载与雪荷载不会同时出现，计算时取最大的荷载标准值进行计算。故取雪荷载0.752/mkN进行计算。荷载计算表荷载名称标准值（2/mkN）设计值（2/mkN）彩钢复合板（100mm）0.224.02.12.0屋架、檩条、拉条及支撑自重0.448.02.14.0管道荷载0.112.02.11.0永久荷载总和0.70.84雪荷载0.7505.14.175.0可变荷载总和0.751.05设计屋架时，应考虑以下三种荷载组合。1.全跨永久荷载＋全跨可变荷载全跨节点永久荷载及可变荷载：806.245.775.1)05.184.0(F2.全跨永久荷载＋半跨可变荷载：全跨节点永久荷载：025.115.775.184.01F半跨节点可变荷载781.135.775.105.12F全跨屋架（包括支撑）自重＋半跨屋面板自重＋半跨屋面雪荷载全跨节点屋架自重3.65.775.148.03F半跨节点屋面板自重及雪荷载931.165.775.1)05.124.0(4F杆件名称内力系数（F=1）第一种组合F×第二种组合第三种组合计算杆件内力（kN）全跨左半跨右半跨F1×＋F2×F1×＋F2×F3×＋F4×F3×＋F4×上弦AB000000000BC-7.75-5.83-2.69-192.25-165.79-122.51-147.53-94.37-192.25CD-7.75-5.83-2.69-192.25-165.79-122.51-147.53-94.37-192.25DE-11.66-8.04-5.09-289.24-239.35-198.70-209.58-159.64-289.24EF-11.66-8.04-5.09-289.24-239.35-198.70-209.58-159.64-289.24FG-12.24-7.15-7.15-303.63-233.48-233.48-198.17-198.17-303.63下弦ab4.433.431.40109.8996.1168.1385.9851.61109.89bc10.167.363.93252.03213.44166.17188.62130.55252.03四．杆件设计1.上弦杆整个上弦采用等截面，按FG杆件的最大设计内力设计，即-303.63kNN上弦杆计算长度在屋架平面内：为节间轴线长度，即mllox752.10在屋架平面外，本屋架为有檩体系，且认为檩条与支撑的交叉点不连接，根据布置和内力情况，取oyl为支撑之间的距离，即mloy256.5根据屋架平面外上弦杆的计算长度，上弦截面选用两个不等肢角钢，，短肢相拼，如图所示腹杆最大内力175.13kNN，查表2.8，节点板mmt8，支座节点板厚度mmt10假定80，查Q235钢的稳定系数表，可得688.0（由双角钢组成的T形和十字形截面属于b类），则需要的截面积为：237.2052215688.01063.303mmfNA需要的回转半径：mmmlioxx9.2180752.1mmmlioyy7.65805256cd12.317.936.15305.36245.00220.47211.82181.68305.36斜腹杆aB-7.06-5.47-2.23-175.13-153.22-108.57-137.09-82.23-175.13Bb5.283.822.06130.98110.8686.6097.9468.14130.98bD-3.94-2.50-2.03-97.74-77.89-71.41-67.15-59.19-97.74Dc2.431.091.8860.2841.8152.7033.7647.1460.28cF-1.130.17-1.83-28.03-10.12-37.68-4.24-38.10-38.10Fd-0.14-1.351.70-3.47-20.1521.88-23.7427.9027.901-23.739竖杆aA-0.50-0.500.00-12.40-12.40-5.51-11.62-3.15-12.40bC-1.00-1.000.00-24.81-24.81-11.03-23.23-6.30-24.81cE-1.00-1.000.00-24.81-24.81-11.03-23.23-6.30-24.81dG0.22-0.29-0.295.46-1.57-1.57-3.52-3.525.457-3.524根据需要A,xi，yi查角钢规格表，选用2∟870110，肢背距离8mm，则：22780mmA，mmix8.19，mmiy4.53则按所选角钢进行验算：5.888.1917520xxxil4.984.5352560yyyil满足长细比150的要求。由于xy，只需要求y。查表565.0y，则MPaMPaaMPANy21531.1932780565.01063.3033故所选截面合适。2.下弦杆整个下弦杆采用同一截面，按最大内力所在的杆件计算。305.36kNNmmlox3500，mmloy10350220700（因跨中有通长系杆），所需截面积为22320.143.14202151036.305cmmmfNA选用2∟74570，因为xyll00，故用不等肢角钢，短肢相并，肢背间距8mm，如图所示，2220.1432.15cmcmA，cmix25.1，253.3cmiy35028025.13500xxxil3502.29353.310350yyyil3.端斜杆aB杆件轴力：-175.13kNN计算长度：2002672mmllyx因为yxll00，故采用不等肢角钢，长肢相并，使yxll00。选用2∟75690，肢背间距8mm，则266.19cmA，cmix86.2，234.2cmiy1504.9386.22.2670xxxil1502.11434.22.2670yyyil因为yx，只需求y，查表得469.0y，则MPaMPaANy21593.1891966469.01013.1753截面合适。4.斜腹杆Fd最大拉力27.901kNN最大压力-23.739kNN计算长度在屋架平面内mmllx4.239429938.08.00在屋架平面外mmlly29930选用2∟456，肢背间距8mm，查角钢规格表得278.8cmA，cmix73.1